رزین تبادل یونی یا پلیمر تبادل یونی انواع مولکول ها یا پلیمرهای رزینی است که قابلیت تبادل یون را دارند. بسته به نوع یون ها، رزین ها را تبادل کاتیونی و رزین تبادل آنیونی می نامند. زیرا آنها ذراتی جامد با قابلیت حذف کاتیون‌ها و آنیون‌های نامطلوب از آب هستند. رزین‌ها از نظر الکتریکی خنثی هستند. بدین صورت که ذرات آنیونی دارای بار منفی و ذرات کاتیونی دارای بار مثبت هستند و با در کنار هم قرار گرفتن این ذرات، بار الکتریکی کلی خنثی می‌شود.
ذرات رزین تبادل یونی نیز همانند ترکیبات نمکی هستند. با این تفاوت که رزین‌ها یک سری یون‌های ثابت و تعدادی یون‌های متحرک دارند. بنا بر اینکه چه نوع رزین یونی داریم ، نوع این یون‌های ثابت و متحرک نیز عوض خواهد شد. به عنوان مثال اگر رزین‌های کاتیونی را بررسی می‌کنیم، یون‌های ثبات این اجسام از جنس آنیونی بوده و یون‌های کاتیونی قابلیت تحرک و جابه‌جایی با یون‌های کاتیون داخل آب را دارند.
کشف رزین تبادل یونی تصادفی است. شیمیدان کشاورزی انگلستان، تامپسون و وی، با افزودن کودهایی مانند سولفات آمونیوم، متوجه خواص تبادلی نمونه های خاک می شوند. تبادل سدیم و کلسیم در خاک نشان دهنده پدیده تبادل یونی است.
ایده رزین تبادل یونی ابتدا از تحقیقات کشاورزی ناشی می شود. این بار، این فرآیند به طور گسترده برای تجزیه و تحلیل عناصر ریز مغذی در خاک استفاده می شود.
یکی از کاربردهای مهم رزین تبادل یونی، نرم کردن یا یون زدایی آب است. سختی موقت ناشی از بی کربنات کلسیم یا منیزیم را می توان به راحتی با جوشاندن یا اضافه کردن آب آهک از بین برد.
معمولاً از روش تبادل یونی برای نرم کردن آب سخت با حذف سولفات ها و کلریدهای کلسیم یا منیزیم استفاده می شد. ما از فرم هیدروژنی رزین تبادل کاتیونی و فرم هیدروکسیل رزین تبادل آنیونی برای دییونیزاسیون آب استفاده کردیم. مزیت اصلی دیونیزاسیون این است که مانند تقطیر وقت گیر نیست.
رزین تبادل یونی برای حذف یون های فلزی سمی مانند مس، سرب و کادمیوم از آب استفاده می شود. آنها را می توان با یون های سدیم یا پتاسیم جایگزین کرد. در رزین سختی گیر ، با تبادل یون‌های سخت کلسیم و منیزیم با یون‌های سدیم سبک‌تر، سختی آب گرفته شده و آبی نرم را خروجی می‌دهند . آب ورودی به رزین سختی گیر باید فاقد املاح و اجسام معلق بوده و عاری از مواد آلی و اجسام کلویدی باشند. برای تصفیه آب خانگی از زغال فعال مخلوط با رزین سختی گیر استفاده می شود. می توان یون های کلرید و ناخالصی های آلی را از آب حذف کرد.
از انواع مختلف رزین تبادل یونی برای جداسازی فلزات واسطه و فلزات خاکی کمیاب استفاده می شود. همچنین برای جداسازی عناصر رادیویی یا اکتینیدها کاربرد دارند. به عنوان مثال، فرآیند استخراج پلوتونیوم-اورانیوم برای جداسازی پلوتونیوم و اورانیوم استفاده می شود. این دو فلز رادیواکتیو به طور گسترده ای به عنوان سوخت در راکتورهای انرژی هسته ای استفاده می شوند.
روش کروماتوگرافی تبادل کاتیونی برای جداسازی منیزیم، کلسیم، استرانسیوم و باریم توسط Dowex 50 با بافر لاکتات آمونیوم در مقیاس pH 7 استفاده می شود. عناصر با خواص شیمیایی مشابه مانند زیرکونیوم، هافنیوم، نیوبیم و تانتالیوم نیز می توانند توسط رزین تبادل یونی جدا شوند.
برای خالص سازی و ساخت مواد دارویی، ما به طور گسترده ای از رزین تبادل یونی استفاده کردیم. رزین هایی مانند پلی استایرن سولفونات سدیم، کلستیپول و کلستیرامین به طور گسترده در صنایع داروسازی استفاده می شوند.
مواد پِر و پلی فلوئوروآلکیل (PFAS) نشان دهنده خانواده بزرگی از ترکیبات آلی انسانی با طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی و تجاری است. PFAS به دلیل سمیت و خاصیت تجمع زیستی به یک نگرانی جهانی تبدیل شده است. گونه‌های PFAS در همه جا در آب‌های طبیعی، پساب‌ها، لجن‌ها و گونه‌های آبزی و خشکی‌ای که آنیونی، زویتریونی و خنثی هستند، شناسایی شده‌اند. فرآیند تبادل یونی (تبادل یونی) برای حذف PFAS یک فناوری کارآمد برای اصلاح فاضلاب‌های سطحی، زمینی و پساب مملو از PFAS است. این رویکرد برای حذف PFAS با زنجیره کوتاه در حال ظهور که توسط فرآیندهای جذب مبتنی بر کربن حذف نمی‌شوند، مؤثرتر است.
مجموعه گسترده ای از مقالات در مورد اثربخشی حذف PFAS توسط رزین تبادل یونی آنیونی و غیر آنیونی گزارش شده است. گزارش شده است که تبادل یون نسبت به سایر تکنیک های حذف مانند کربن فعال و فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، به ویژه برای PFAS با زنجیره کوتاه، عملکرد برتر را ارائه می دهد.
منبع : جهان آب https://worldwater.ir
https://worldwater.ir/ion-exchange-resin/
